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 Editoria

21.09.2009 GESTIONE DEI DATI: Gestire i dati storici di produzione

Rivista: Automazione Oggi, N. 326, Luglio/Agosto 2009
Editore: FIERA MILANO EDITORE

La gestione dei dati storici di produzione in un’unica piattaforma e il loro utilizzo per la ricerca guasti sono indubbi vantaggi.

La disponibilità di un sistema per la raccolta, l’archiviazione, l’interrogazione e la presentazione dei dati di produzione in un’unica piattaforma in grado di gestire i dati di tutti i processi aziendali consente di aggiornare la programmazione della manutenzione, apportare modifiche al processo per ottenere prestazioni ottimali, modificare i piani di produzione o trasmettere informazioni al sistema ERP. Permette inoltre di consultare lo stato degli ordini e delle giacenze a magazzino o di tracciare un prodotto in dettaglio fino alla data, all’ora, alla linea o all’operatore di produzione. La disponibilità di dati aggregati snellisce il processo decisionale, facilita la preparazione di report e rende possibile la condivisione immediata delle informazioni su Web browser a tutti i livelli aziendali. La gestione dei dati di produzione è spinta anche dalle direttive locali specifiche di ogni settore industriale: ad esempio, la direttiva Tread per l’industria automobilistica negli Stati Uniti impone la completa tracciabilità dei veicoli e dei componenti per correlare i dati dal campo e i dati di produzione; anche la conformità alle direttive ambientali, quali Weee e RoHS, richiede necessariamente una gestione strutturata delle informazioni di produzione. Un database relazionale tradizionale non è più sufficiente a gestire tale mole di dati in tempo reale, al contrario di un software historian che, rispetto a un database relazionale, offre prestazioni di lettura/ scrittura 10-20 volte superiori. L’historian è un software in grado di gestire in tempo reale e ad alta velocità grandi quantità di dati provenienti da diverse fonti, quali processi, apparecchiature di produzione, sistemi di controllo, PLC e sistemi ERP. I dati vengono quindi aggregati dopo un’adeguata compressione che ne mantiene l’integrità: grazie ai potenti algoritmi di compressione un historian è, infatti, in grado di memorizzare in modo rapido e sicuro anche dati che coprono intervalli di anni di produzione. L’analisi dei dati disponibili permette di ricavare le metriche di processo, ovvero gli indicatori di prestazione, e confrontare diversi lotti per individuare i fattori che contribuiscono a migliorare la qualità del processo e a rendere i prodotti omogenei.

Quali dati?In un processo di produzione un historian può gestire diversi dati, quali la produzione giornaliera o le emissioni, le cause di un mancato avvio, i valori correnti o storici e le tolleranze dei parametri oppure lo stato di funzionamento degli interblocchi. Le informazioni disponibili interessano inoltre avvisi e allarmi, colli di bottiglia, materie prime, variazioni del processo, ore di esercizio o indicatori di qualità per componenti di diversi fornitori, solo per fare qualche esempio.

Funzionalità degli historianI diversi pacchetti software presenti sul mercato condividono le stesse funzionalità di base: la possibilità di raccolta, archiviazione e mantenimento dei dati provenienti dagli impianti di produzione, dai sistemi di controllo e dai sistemi ERP; la disponibilità della diagnostica remota per diversi componenti dell’impianto; la presenza di strumenti di visualizzazione in tempo reale dei parametri di processo, ad esempio interfacce operatore grafiche di semplice utilizzo; la capacità di inviare i dati ad altre applicazioni di analisi per il calcolo delle prestazioni, l’ot - timizzazione della programmazione delle operazioni di produzione o la generazione di report in Excel su base annuale, mensile o per turno ecc.; la disponibilità di un’architettura ridondante in grado di offrire un database a prova di guasto e una raccolta dati continuativa 24 ore al giorno sette giorni su sette a elevata affidabilità; la possibilità di archiviare i dati anche su supporti esterni quali DVD; l’accesso ai dati da browser Web e la possibilità di assegnare i diritti di accesso con login e password su diversi livelli per operatori, supervisori, responsabili qualità o anche personale esterno alla fabbrica; la facilità di configurazione per creare visualizzazioni di trend personalizzate, grafici dinamici e calcoli complessi; la gestione degli eventi e degli allarmi con possibilità di filtraggio e visualizzazione delle statistiche; la compatibilità con PLC o HMI conformi agli standard OPC; la disponibilità di un’architettura personalizzabile ed espandibile.

L’applicazione nella ricerca guastiL’analisi dei dati storici di produzione è stata risolutiva nella diagnosi di un problema di vibrazioni riscontrato in un impianto di etilene Chevron per un compressore composto da cinque stadi distribuiti su tre moduli (modulo A, B e C nella figura 1). Subito dopo il riavvio del compressore, in seguito a un fermo per un breve intervento di manutenzione, si è presentato un rapido aumento della vibrazione radiale sul modulo B; data la brevità del fermo, prima del riavvio si era deciso di revisionare solo i moduli A e C, non intervenendo sul modulo B che non aveva presentato alcuna anomalia; per contro, nel modulo C si erano riscontrate tracce di depositi. Successivamente la vibrazione ha continuato a incrementare all’aumentare del carico sul compressore. La ricerca della causa di  guasto è stata condotta secondo una strategia a eliminazione sulla base dei dati di produzione disponibili e ipotizzando le cinque possibili cause di malfunzionamento che seguono. La prima ipotesi formulata dagli operatori di linea presupponeva che la vibrazione radiale elevata presente sul modulo B fosse causata da sbilanciamento. Tuttavia questa ipotesi non è stata confermata poiché la fase risultava costante a 215 gradi, al contrario di quanto previsto in presenza di sbilanciamento. Per la seconda ipotesi si è considerata la possibilità di tenute olio bloccate in posizione eccentrica. Tuttavia l’instabilità prodotta da questa anomalia avrebbe dovuto generare picchi di vibrazioni subsincrone che effettivamente non sono state riscontrate. Inoltre, il confronto fra i diagrammi di Bode prima dello spegnimento e dopo l’avvio non ha evidenziato variazioni di risonanza nel rotore ad avvalorare l’esclusione di questa ipotesi. La terza ipotesi di guasto prevedeva la rottura dell’albero, situazione che avrebbe dovuto portare a una diminuzione della velocità critica del rotore; tuttavia l’assenza di variazioni nella velocità critica prima e dopo il fermo ha eliminato anche questa causa di guasto. La presenza di usura sulle tenute interne avrebbe dovuto invece causare un aumento della velocità critica e quindi, sulla base delle considerazioni al punto precedente, anche questa ipotesi di guasto è stata scartata. I dati storici di produzione hanno evidenziato che già in passato si erano presentati problemi di vibrazioni correlati a giunti bloccati. L’ipotesi di giunto bloccato è stata inizialmente scartata in quanto i giunti usurati erano stati da poco sostituiti con nuovi giunti identici. A circa una settimana dal riavvio, un problema nel regolatore dell’olio fece diminuire rapidamente la velocità della turbina con conseguente riduzione della vibrazione radiale: aumentando di nuovo rapidamente la velocità della turbina tornava ad aumentare anche la vibrazione. Si è quindi tentato di ricreare l’attenuazione della vibrazione acquisendo i dati con un software a risoluzione maggiore, dato che il software utilizzato in precedenza non aveva evidenziato variazioni. Grazie al nuovo software di gestione dei dati è stato possibile evidenziare le variazioni dell’ampiezza e dell’angolo di fase in corrispondenza dei due eventi di pompaggio del compressore. Questa osservazione ha portato finalmente alla conclusione della ricerca guasti: il giunto fra il modulo B e C, bloccato rigidamente, si sbloccava solo temporaneamente durante il pompaggio del compressore per la rapida inversione di flusso e la diminuzione del carico torsionale.

Risultati
La ricerca guasti a partire dai dati storici di produzione ha ridotto i tempi di applicazione dell’azione correttiva poiché la sostituzione del giunto ha richiesto solo quattro giorni di fermo produzione. Al contrario, senza l’analisi dei dati storici di produzione prima del fermo e dopo il riavvio, sarebbe stata necessaria una revisione completa del compressore con un fermo di produzione di due settimane.

di Cristina Paveri

 

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